地铁盾构区间管片裂缝验算
盾构隧道管片裂缝图像识别及宽度计算优化方法
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
ＪＶａｏｎｌ．． ４５２Ｎ０１ｏ９．１
·１５５·
文章编号：１００９６８２５（２０１９）０１０１５５０２
盾构隧道管片裂缝图像识别及宽度计算优化方法
吴冰鑫 丘美燕 曾庆凯 詹勋庆 张 曦 曾海森
距离并不相等，即旋转后的裂缝边缘竖向坐标差值与裂缝真实宽 度存在一定误差。因此，本文提出采用霍夫（Ｈｏｕｇｈ）变换的方法， 对裂缝曲线进行拟合，再计算裂缝宽度。
大量研究将数字图像处理技术应用于裂缝识别与检测中，然而如
何优化裂缝宽度计算方法，进一步提高裂缝宽度计算精度还有待
解决。本文提出了一种利用霍夫变换理论提高裂缝宽度计算精
像素竖向坐标差值，统计获得代表原始裂缝最大和最小宽度的像 素值，最后计算得到代表原始裂缝平均宽度的像素值。与曲线拟 合的直线长度越小，数量越多，曲线的分段就越多，旋转后越接近 于水平线，像素差值的计算精度就越高。
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直线与点（ｘｉ，ｙｉ）在参数空间的直线相交于一点（ａ０，ｂ０），如图 ４ 所示。
２．２ 霍夫（Ｈｏｕｇｈ）变换的应用
首先对裂缝进行骨架提取，得到以单个像素排列而成的裂缝
骨架线，如图 ５ａ）所示。随后利用霍夫（Ｈｏｕｇｈ）变换的原理进行
直线拟合，图 ５ｂ）即为与骨架线拟合程度较高的直线线段。叉点
收稿日期：２０１８１０２７ 作者简介：吴冰鑫（１９９６），男，在读本科生； 丘美燕（１９９６），女，在读本科生； 曾庆凯（１９９６），男，在读本科生；
地铁盾构衬砌管片水平拼装、渗漏、抗弯性能、抗拔性能检验方法.
附录E水平拼装检验方法（规范性试验方法）E.1本方法为规范性检验方法,引自现行行业标准《盾构隧道管片质量检测技术标准》CJJ/T164-2011。
E.2盾构隧道管片水平拼装检验时，可采用二环拼装或三环拼装，拼装时不应加衬垫。
环宽大于或等于2m的管片宜按二环水平拼装进行检验，环宽小于2m的管片宜采用三环水平拼装进行检验。
E.3盾构隧道管片成环后内径和成环后外径检验，应采用钢卷尺在同一水平测量断面上选择间隔约45°的四个方向进行测量(见图E.3)，精确至1mm。
图E.3直径环向测点示意图E.4盾构隧道管片的环向缝间隙和纵向缝间隙应全数检验，应先目测管片拼接处，选择较不贴合的接缝，然后用塞尺进行测量，两环之间的环向缝间隙应测量不少于6点，纵向缝间隙应每条缝测量不少于2点，精确至0.1mm。
E.5混凝土管片水平拼装检验可按表E.5记录。
表E.5混凝土管片尺寸偏差检验原始记录表工程名称检验地点检验标准管片生产单位检验日期管片编号检验仪器记录编号序号项目几何尺寸（mm）备注测点1测点2测点3测点4测点5测点61成环后内径测4点2成环后外径测4点3环向缝间隙每环测6点4纵向缝间隙每缝测2点检验：校核：附录F渗漏检验检验方法（规范性试验方法）F.1本方法为规范性检验方法,引自现行行业标准《盾构隧道管片质量检测技术标准》CJJ/T164–2011。
F.2混凝土管片渗漏检验装置(见图F.2)应采用刚性支座，横压件、紧固螺杆及检验架钢板应有足够的刚度。
图F.2渗漏检验装置示意图1-横压件；2-紧固螺杆；3-螺母；4-管片;5-检验架钢板；6-刚性支座；7-泄压排水孔；8-加压进水孔；9-橡胶密封垫F.3渗漏检验装置应将混凝土管片外弧面等分为三个检验区域（见图F.3），每个检验区域应分别布置进水孔和排水孔。
检验架钢板与管片外弧面之间应采用橡胶密封垫密封，橡胶密封垫应沿三个检验区域边界布置。
橡胶密封垫内侧距离管片侧边不应大于100mm。
盾构隧道管片开裂原因及数值仿真
位置内侧表面出现 了不同程 度的裂纹 ， 且伴 随地
刘 鹏 ， 张玉成２ 姚 捷 ， ， 胡海英 ４
（． １ 武汉大学 土木建 筑工程学院 ， 湖北 武汉 ４ ０ ７ ２ 广东省水利水电科学研究 院 ， ３０ ２； ． 广东 广州 ５０ ４ ４ 珠江水利科学研究 院 ， １６０； ． 广东 广 州 ５０ １ １６０； ５０ １ ） １６ １ ３ 广州市水务规划勘 测设 计研究 院 ， ． 广东 摘 广州
中图分 类号 ：４ １ Ｕ ５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ５０ ８ （０ １ ０ －０４０ ２ ９ －９ ５ ２ １ ）２０ ４ － ６
与其他交通相 比， 地铁交通 的高效 、 安全、 环 保 等优 势非 常 明显 ， 铁 盾 构法 施 工 有 着广 泛 的 地
应 用前 景 。盾 构 法 施 工 的 隧道 衬 砌 方 式有 两 种 ： 单 层装 配式 衬 砌与 多层 混合 式衬 砌 。在 盾构 施工
下水渗 漏 。统计表 明裂 缝 隔片 出现 （ １ 图 ２ ， 图 ， ） 绝大 多数沿 着隧 道轴线 方 向发 展 ， 且多 为通长 ， 最 大宽 度达 １５ｍ 多处 深 达 １０ｍ 并有 个别 贯 ． ｍ， ０ ｍ， 通裂 缝 。而此 时距其 ６ｍ 外 的右 线 刚 竣工 不 久 。 管 片受损 段 工 程 地 质 沿 隧 道 纵 向 剖 面 如 图 ３所
刘
鹏等 ： 盾构 隧道管片开裂原 因及数值 仿真
南京地铁盾构管片开裂原因及整治措施探讨
原不规则裂缝
注浆针头位置
灌注改性环氧结构胶
V 槽宽度 20
150~200
再注入压缩空气，只要发现漏气，就要立即作密封处理。 五是灌浆。在开展灌浆作业前，需对施工工具进行仔
细、严谨地检查，确保无任何异常后才能灌浆。具体来讲， 利用已配装的注浆嘴，采用改性环氧树脂材料进行化学灌浆， 并利用先进、成熟的 KT-CSS 控制灌浆工法来最大限度地 提高注浆饱满度，确保这项指标不低于 95% 标准。在进行 压浆时，需保证实施的压力介于 0.2 ～ 1MPa 之间，同时密 切观察排气情况，只要发现有纯浆排出，就需要马上堵死灌 浆嘴。待所有灌浆嘴都流出浆液后，堵住浆嘴，再持续压注 5min，关上转芯阀门。完成灌浆操作后，需马上拆除管道， 并用丙酮对使用过的管道、设备进行全面、彻底的清洁处理。
4.2 管片壁后注浆
采用控制灌浆技术对管片壁后的存水空腔进行充填灌
管片
改性非固化橡胶材料
图 3 管片拼接缝渗漏水整治
4.4 管片裂缝整治
目前，灌注改性环氧树脂已成为管片裂缝整治的理想 解决方法。概括来讲，这种新;M 2021.04 271
用户·施工 CONSUMERS & CONSTRUCTION
采用 50cm 短钻杆钻孔，如未钻通至围岩，再采用 1.5m 的长钻杆，直至达到施工要求。在现场施工中，为降低孔隙 率和透水率，还要开展充填水泥基灌浆料作业。在本工程中， 建议选用当前备受业界人士推崇与青睐的 KT-CSS 控制灌浆 工法。但要注意，在作业时要保证注浆压力不超过 1.0MPa。
水泥基灌浆料填充完成后，拆除注浆孔注浆阀，清理 管片注浆孔，采用水泥砂浆封闭补实，再填充聚硫密封胶 进行外表封闭。
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地铁盾构隧道预制管片施工检验技术
地铁盾构隧道预制管片施工检验技术随着人口不断增加和城市建设的不断推进，地铁建设已经成为了许多大城市扩充交通网络的重要方式之一，因此，在地铁建设中，隧道施工是不可或缺的一个环节。
隧道施工需要使用到预制管片，其质量的好坏直接影响到隧道的安全性和使用寿命。
因此，预制管片的施工检验技术也变得愈发重要。
本文主要介绍地铁盾构隧道预制管片施工检验技术，为大家提供一系列检验技巧和方法，以确保预制管片的质量符合要求。
1. 检验方法首先，要对预制管片进行检查和测试，确保其符合相关标准和规定。
检验方法主要包括以下几个方面：1.1 观察法使用人眼对预制管片进行观察，检查其外观有无破损、裂纹、变形等缺陷。
同时检查预制管片的表面质量、光泽度等情况。
1.2物理检验通过物理实验手段对预制管片进行检验，分析其物理性质是否符合规定要求。
常用的物理检验有：•覆盖层压缩性测试：对预制管片的覆盖层进行压缩测试，以检验预制管片的耐压强度。
•弯曲试验：测试预制管片的弯曲和扭转性能，以检查其强度是否满足要求。
•冲切剥离实验：测试预制管片与铁路轨道、电力线杆等设施的附着力，检查其是否能够牢固固定在正确的位置上。
1.3超声波检验通过超声波检验仪对预制管片进行检验，以检查其内部是否存在裂纹、孔洞、异物、粘结不良等情况。
1.4环刚度检验环刚度检验是对预制管片的主要检查方法之一，主要是测试预制管片的环向挠度，以检查其强度是否符合规定。
在环向挠度测试时，需要确保试验样品没有受到其他外部因素的干扰。
2. 检验步骤下面介绍一些实际检验过程中的步骤。
2.1 外观检验外观检查是检验预制管片最基础和最重要的部分，它主要涉及以下几个方面：•片外表面：检查管片表面的平整度、光洁度和附着力。
对于有涂层的管片，需要检查其涂层的质量。
•端面：使用目视法检查预制管片的端面是否光洁平整，并且检查预制管片的内外磨损程度。
•破损、裂缝、歪曲、缺陷：检查管片的边角是否完好，是否存在破损、裂缝、歪曲和其他缺陷。
10 cm收敛下的盾构管片受力及裂缝情况分析
第43卷第31期 山 西建筑V d.43 No.312 0 1 7 年 1 1 月SHANXI ARCHITECTURE Nov.2017 •161 •文章编号：1009-6825 (2017) 31-0161-031〇c m收敛下的盾构管片受力及裂缝情况分析李艳祥(南京地铁运营有限责任公司工务中心，江苏南京210000)摘要:收敛变形为10 cm的盾构标准环，通过对收敛状态的假定与承载力状态的等效，分析BIT块与A1T块的受力，计算A1T 块的最大裂缝宽度，得出：B1T块的最大应力发生在内侧与A1T块相交的位置，A1T块的受力状态为小偏心受压，A1T块在小偏心 受压状态时的极限承载力是轴心受压状态时极限承载力的88%, A1T块的最大裂缝宽度与标准盾构环的受力状态有关。
关键词:地铁，隧道，收敛变形，理论计算中图分类号:U459.3根据运营隧道的现场情况，盾构管片都有不同程度的错台，按照收敛观测结果，很多管片的收敛变形大于相关文献[1_3]的规 定，有的甚至达到10 cm[4]。
10 cm的收敛变形将导致隧道结构的 受力状态发生变化，影响结构的承载力与耐久性。
因此，分析与 研究10 cm的收敛对管片产生的影响十分的必要。
1收敛变形观测及计算假定重要内容，应该在了解问题处理流程的基础上，制定合理的解决 方案。
首先，施工人员应该将孔洞周边杂物清理干净，尽可能降 低孔道土层的承载力，提升结构稳定性。
其次，对于施工问题，相 关工作人员需要结合工程施工要求，选择相配套的正孔器进行处 理。
最后，借助正孔器，充分发挥钻头和钻杆的相互作用,形成一 个牢固的保护架，这样不仅可以有效降低钻头自重，还可以有效 抵御外力作用带来的不良影响，提升施工质量[4]。
2.3钢筋笼下放的处理对于钢筋笼下放位置的处理，在桥梁桩基施工中至关重要，如果钢筋笼下放位置存在偏差，导致钢筋笼发生变形现象，以及 钻头磨损加剧，将严重影响到工程整体建设质量。
广州地铁盾构区间管片开裂计算分析
计算书工程名称： 广州地铁某区间项 目：设 计 号：设计阶段： 施工图设计设计内容： 盾构150-153号管片开裂计算分析计 算 人：校 对 人：审 核 人：年月日目 录1、工程概况 (2)2、工程地质与水文地质 (2)2.1 破损地段工程地质概述 (2)2.2 水文概况 (2)3、管片破损情况 (5)4、破损原因分析 (5)5、计算分析 (6)5.1 分析依据 (6)5.2 分析模型 (6)5.3 分析软件 (7)5.4 计算荷载 (7)5.5计算假设 (8)5.5计算结果 (8)6、管片配筋计算 (10)6.1正截面强度计算配筋 (10)6.2 管片配筋 (11)6.3 钢筋砼裂缝验算 (11)7、结论及建议 (12)1、工程概况广州市轨道交通某线某区间（中间风井）区间左线150-155环管片（里程ZDK21+993.103），在施工过程中出现开裂和错台的情况，经过1年的监测，管片的变形已趋于稳定，经业主和监理要求，工点设计对这几环的管片的受力情况进行分析。
2、工程地质与水文地质 2.1 破损地段工程地质概述根据《广州市轨道交通线网岩土工程勘察总体技术要求》的地铁沿线岩土分层系统和沿线岩土层的成因类型和性质、风化状态等，破损地段的地质根据钻孔揭示主要是<8H>花岗岩中等风化带、<9H>花岗岩微风化带，其主要物理力学参数台下：<8H>花岗岩中等风化带（γ53-2）呈浅褐色、灰褐色等，中、细粒结构，块状构造，岩石组织结构部分破坏，矿物成分基本未变化，风化裂隙被铁染，并充填少量风化物。
斜长石矿物风化较深，钾长石、云母矿物风化轻微。
岩质硬，锤击声稍脆，不易击碎。
局部夹强风化岩。
岩芯较破碎，呈短柱状、碎块状。
<9H>花岗岩微风化带（γ53-2）岩石组织结构基本未变化，断口处新鲜，岩质坚硬，锤击声脆。
岩芯呈长柱状、短柱状。
各地层物理力学指标见下表：表2-1 各地层物理力学表剪切试验固结快剪 直接快剪天然密度静止侧压力系数土的承载力特征值地基的比例系数粘聚力内摩擦角粘聚力内摩擦角ρ K 0 f m c φ c φ岩土分层岩土名称时代与成因(g/cm 3)(kPa)(MN/m)(kPa)(°) (kPa) (°)<6H> 花岗岩岩石全风化带 ηγ53-1 1.87 0.3330050 34 16 26.8 20 <7H> 花岗岩岩石强风化带 ηγ53-1 1.92*0.33400200 36.0*17.6* 26.9* 20.1*<8H> 花岗岩岩石中风化带 ηγ53-2 2.50 <9H>花岗岩岩石微风化带ηγ53-2 2.652.2 水文概况地下水按赋存方式分为第四系松散土层孔隙水，块状基岩裂隙水。
盾构隧道管片检算说明——最终稿
盾构隧道管片检算说明一、工程概况珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程龙溪站～菊树站盾构区间隧道左线设计起点里程ZDK16+397.865，终点里程YDK18+300.868，左线长1906.373m。
左线隧道采用1.2m管片拼装，共拼装1.2m管片1585环，衬砌外径6.0m，内径5.4m，厚度0.3m，衬砌中线半径R0=2.85m。
管片混凝土强度等级为C50，每环衬砌设6片管片，楔形量41mm。
管片之间采用2根6.8级M24螺栓连接。
由于该处地层基本为透水性较差地层，所以采用水土合算方式来考虑围岩压力，这里采用《铁路隧道设计规范》方法确定围岩压力。
考虑隧道上方覆土重量及地面超载。
隧道埋深H =12m ，平均容重γ =19.3kN/m 3，粘聚力C =22.6kPa ，内摩擦角ϕ=15.5°，地面超载取P 0=20kPa ，不考虑地面硬壳层的承载作用。
q =251.8kPa ，e 1=113.3kPa ，e 2=167.4kPa(3) 地震力按地震烈度Ⅶ度考虑，地震角β=1.5°，取地震综合影响系数ηc =0.25，水平方向地震系数K h =0.1。
F 1=ηK h G /D =0.6kPa由地震引起的主动土压力增量：∆e 1=1.7kPa ，∆e 2=2.6kPa由于隧道埋深较大，地面冲击波传至地下隧道位置（12m ）时可以忽略。
2、计算模型采用荷载—结构模式对管片衬砌内力性计算，抗力系数取160MPa/m ，并考虑接头对的衬砌刚度的影响。
衬砌的计算刚度采用管片刚度乘以一个弯曲刚度有效率（折减系数η，取0.8），即：(EJ )计=η(EJ )0围岩对衬砌变形的约束作用采用弹性链杆模拟，盾构隧道衬砌的计算模型如图2。
3考虑隧道衬砌管片的接头对衬砌结构刚度的影响，刚度折减系数取η=0.8。
结构计算弹模E计=η(E 0I )，采用进行结构内力计算。
(1) 弯矩在荷载作用下的衬砌结构的弯矩、轴力和剪力分布分别如图3、图4和图5。
地铁盾构衬砌管片加载裂缝的
第7卷第4期地下空间与工程学报Vol．7 2011年8月Chinese Journal of Underground Space and Engineering Aug．2011地铁盾构衬砌管片加载裂缝的分析*吕青山1，2，李立新1，许丕元1，陈涛1，2（1．沈阳建筑大学土木工程学院，沈阳110168；2．沈阳地铁集团有限公司，沈阳110011）摘要：盾构衬砌管片在拼装和使用中出现很多裂缝问题，通过衬砌管片的加载考察分析影响衬砌管片裂缝开展的因素，为管片结构优化设计提供技术支持。
分别采用普通盾构衬砌管片（纵筋采用直径18mm的HRB335钢）和加重盾构衬砌管片（纵筋采用直径22mm的HRB335钢）两种管片的加载裂缝对比情况来分析影响衬砌管片裂缝的因素。
试验结果表明，初始裂缝主要受混凝土的影响，钢筋作用不明显。
加载力越大，裂缝开展深度越大。
破坏时加重管片的混凝土破坏更为严重。
裂缝开展严重地方在中心螺栓孔附近，此段主要承受弯矩，两旁螺栓至接头处基本不开裂，此段主要受轴向力的作用。
外侧保护层破坏时钢筋屈服，衬砌管片承载力急剧下降。
衬砌管片开裂主要在管片环的上部，应该重点加强承受上部土压力的管片强度，初始裂缝与混凝土有密切关系，应该重点加强上部混凝土的强度或在两侧螺栓孔中间添加钢纤维以加强。
关键词：衬砌管片；裂缝宽度；裂缝开展长度；承压力中图分类号：U454文献标识码：A文章编号：1673－0836（2011）04－0676－05Cracks Analysis of Loading on Subway Shield Lining SegmentLv Qingshan1，2，Li Lixin1，Xu Piyuan1，Chen Tao1，2（1．School of Civil Engineering，Shenyang Jianzhu University，Shenyang110168，China；2．Shenyang Metro Co．，Ltd．，Shenyang110011，China）Abstract：There are a lot of problems with crack on shield lining segment during its assembly and use，through the study of the loading on the lining segment，the factors affecting the cracks are analyzed to provide a technical sup-port for optimal design of the segment．The normal shield lining（diameter of vertical steel bar is18mm from HRB335 steel）and the reinforced shield lining segments（diameter of vertical steel bar is22mm from HRB335steel）were used and the cracks on both segments were compared to analyze the factors affecting the crack of lining segment．The results show that the initial crack is impacted only by the concrete and the steel plays an insignificant role．When the load increases，the depth of crack becomes greater．The damage of concrete is more serious during segment failure．Serious cracks are near the bolt hole in the center of the lining segment；this section is mainly exposed to bending mo-ment．The basic non-cracking area is at both sides of the bolt to the joints，this section is mainly affected by the axial force．The steel bar yields in the outer protective while the concrete layer is destroyed．The capacity of lining segment is sharply declined．Conclusions are drawn from the study that lining cracks mainly appear in the upper part of the segment ring．Strengthening the upper part of segment to withstand the earth pressure should be focused．The initial crack is closely related to the concrete．Strengthening the concrete at upper part of segment or the area in the middle of the bolt hole on both sides by adding steel fiber are necessary．*收稿日期：2011-06-21（修改稿）作者简介：吕青山（1986-），硕士，注册二级建造师，主要从事土木工程建造与管理的科研及实践工作。
某地铁隧道管片开裂成因分析及安全评价技术总结
某地铁隧道管片开裂成因分析及安全评价技术总结1 概述2007年11月，某地铁公司运营总部在正常的隧道巡检中发现某区间左线隧道里程ZDK27+255.000附近隧道管片出现开裂，随即迅速上报各相关部门。
由于该区间目前为处于运营状态，管片开裂轻则对隧道耐久性带来不利影响，重则涉及行车、运营安全，遂引起各方高度关注，组织多次现场专家讨论会，委托我院勘测部对隧道及该段区间地面变形情况进行测量，要求我院对该段区间结构开裂原因进行分析，对其结构安全性进行评价并设计后续处理措施。
2 施工过程调查开裂区段地面为某小区1～3楼，该小区建于1993年，为8层框架结构住宅楼，该楼基础采用直径480mm沉管灌注桩，设计桩长约14m，为多桩承台，开裂范围、桩基与隧道的相对关系见图2-1隧道开裂区段平面示意图及图2-2隧道开裂区段纵断面示意图。
该区段隧道顶部埋深约29.5m，隧道顶部以上为，洞身及底部为及。
根据详勘报告，残积土、、花岗岩全风化富水性弱，为不透水层。
基岩裂隙水主要赋存于基岩强、中等风化裂隙中，透水性弱。
此外，报告还述及花岗岩可～硬塑状风化残积砾质粘性土作为不良地质，其中砂和砾石含量较高，孔隙比较大且亲水性强，尽管天然状态下具有一定的强度，但遇水易发生软化崩解。
花岗岩全风化带和强风化带的岩石组织结构多已破坏，裂隙发育，长石多已高岭土化，遇水后易发生崩解。
土层相关力学参数见表2-1地层设计参数建议值表。
按照过往施工经验，盾构在此等地层中虽刀盘易结泥饼、遇孤石或上软下硬地层，但总的来说还不至于对施工带来无法克服的困难。
而此段隧道更全断面处于花岗岩残积土或全风化花岗岩中，地层较为均一，对施工甚为有利。
但通过调查获知，盾构在通过该区段时上部地层及建筑物发生了较大的沉降。
根据资料的描述，左线于2005年12月11日进入1号楼下方，12月13日通过，左线盾构通过期间建筑物下方地层已被扰动，引起建筑物沉降。
2006年4月20日，右线盾构机掘SJY1632环时开始进入小区1～3号楼，4月21日凌晨掘至SJY1644环，此时盾构机机头里程为YDK27+244.00，机头进入该楼约20m。
盾构隧道管片开裂的原因及相应对策
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图５环面不平整示意图 Ｆ唔５ Ｕｎｅｖｅｎｎｅｓｓ ｏｎ ｒｉｎｇ ｓｕ出ｃｅ
是较高的。因此，为了防止这类开裂，尽可能地提高 管片的安装精度。
经长期跟踪和试验发现另外一部分的开裂是当 千斤顶与管片之间加垫一块与管片断面同尺寸的木 板后，掘进时裂缝数量明显减少。后经精确量测，更 证明了这部分开裂是因为千斤顶的撑靴推力重心与 管片中心线位置不吻合（见图６）所致，两者的偏差 是设计造成的，在更换了新的千斤顶的撑靴后，此类 开裂明显减少。
·２２·
万方数据
速度，但必须对蒸养最高温度、内外温差、升温和降 温梯度给以严格控制。目前，国内管片生产的经验 表明，蒸养时间以控制在６—８小时为宜，恒温阶段 最高温度不宜超过６０℃（有关规范为９０℃），内外温 差宜小于２０℃，升温和降温梯度宜小于２０℃／ｈ。脱 模后的养护常见有喷淋养护和蓄水养护，养护周期 为７天。南京和上海多采用蓄水养护方式，管片开 裂罕见。广州地铁一号线和二号线均采用喷淋养 护，管片开裂较多。深圳地铁既有喷淋也有蓄水养 护的管片，经过比较说明，在地质特性、管片配筋、混 凝土配合比和施工参数相类同的情况下，当总推力 达到１２ ０００—１５ ０００ ｋＮ时，喷淋养护的部分管片开 始出现裂缝，而蓄水养护的管片则是完好无损，后者 甚至在２８ ０００ ｋＮ时仍未发现裂缝。上述的实例表 明，国内目前水泥含量大多超过４００ ｋｇ／ｍ３的Ｃ５０ 混凝土管片，似乎只有通过７天以上的蓄水养护，水 化作用才进行得充分，才能增强混凝土的密实度，从 而更有效地从源头防止开裂。
Ｆｉｇ．８
Ｓｅｇｍｅｎｔ ｒｉｎｇ ｄｅｆｏ订ｎａｔｉｏｎ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｃａｋｉｎｇ ａｎｄ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｏｆ ｔａｉｌ ｂｒｕｓｈ
然管片较宽（１．５ ｍ）也是一个不利因素（对于小曲 线半径）。盾壳之所以挤压管片，还与盾尾尾刷结 块硬化、盾尾壳体椭变和隧道旋转、管片连接螺栓未 拧紧（易使管环变形）等有关。这个推断在盾构进 站后得以证实：管片开裂的位置与尾刷严重损坏、盾 尾内壳磨光的位置基本对应。相应的对策：正确控 制好转弯地段的盾构姿态，宜缓慢掘进，慎重纠编， 同时在过站时尽可能把损坏的密封刷全部更换。
盾构区间管片开裂原因分析及预防措施
第二部分 管片开裂情况说明
二、管片开裂情况说明
从现场管片开裂的情况来看，管片开裂地面位置主要集中在盾构机穿越拔桩 区域，开裂位置主要集中在管片顶部和底部方位的内弧面的凹槽部分，主要是是 封顶块（F）和连接块（L1和L2）。主要原因是管片凹凸槽受力不均匀造成的开 裂。管片开裂区域平面位置见图2，管片主要开裂位置示意图见图3。
一、工程概况
1.2盾构隧道设计
本标段区间隧道设计均为双线圆形隧道，工程管片设计内径为5500mm， 外径为6200mm，宽度为1200mm，分为6块。管片采用C50防水钢筋混凝土， 抗渗等级P10。管片设计如表1所示。
表1 管片设计情况表
项目 管片内径 管片厚度 管片宽度 管片分块 管片拼装方式 封顶块插入方式 管片连接 榫槽设置
管片开裂原因分析： 1）在盾构进入左、右曲线段施工时 ,两侧千斤顶推力受力不均匀，分区推力 差过大导致盾尾挤压管片造成开裂。 2) 盾构区间在掘进至曲线施工时，为保证盾构姿态，强行纠偏导致盾构轴线 与管片轴线不重合 ,形成夹角 , 且夹角较大 ,造成局部盾尾与管片之间没有间隙 , 管 片单侧受力集中造成的管片开裂。 3) 在拼装管片时，管片螺栓复紧程度不够 ,出现同环相邻的 2 片管片相互位置 发生错动 ，造成管片出盾尾后 ,在外部压力下形成错台，在千斤顶的推力下 ,受力 不均匀造成碎裂。
第四部分 总结与建议
四、总结与建议
管片开裂归结到底都是由于在盾构推进过程中管片受到径向分力影响，从 而导致管片剪切破坏碎裂。而分力的产生大多是在施工过程中管片错台、上浮、 盾构机与管片姿态不啮合、同步注浆(不均匀、不饱满、与推进速度不匹配)以及 拼装技术等施工主要因素造成（管片本身质量问题也可能造成管片开裂），所 以在盾构施工中应根据工程本身不同地质条件、线路线型设计特点、工程周边 环境等情况，合理选择盾构机、优化施工参数及资源配置、加强过程管控就能 有效降低管片开裂现象出现，保证工程质量。
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裂缝验算
裂缝检算时用SAP 计算的标准组合的弯矩和轴力进行验算。
看图选定弯矩最大处，所以选取弯矩最大处进行裂缝检算。
看SAP 中的弯矩图中弯矩最大处的m ﹒N 10×1.53=M 5。
按公式验算。
)08.09.1(max te eq s s s cr d c E ρσψ
αω+= 0035.0300
12006.1256=⨯==te s te A A ρ＜0.01，所以取te ρ=0.01； MP A h M
s o s 7.466.125630087.01053.187.0σ5
=⨯⨯⨯== 6.27
.4601.064.265.01.165
.01.1-=⨯⨯==－－sk te tk f σρψ 式中，cr α——构件受力特征系数，查表得：cr α=1.9；
ψ——裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数，
当ψ＜0.2时，取ψ=0.2；当ψ＞1.0时，取ψ=1.0；对直接承受重复荷载的构件，取ψ=1.0；
tk f ——混凝土轴心抗拉强度的标准值，查表得64.2=tk f
s σ——按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉普通钢筋应
力或按标准组合计算的预应力混凝土构件纵向受拉钢筋等效应力；
s E ——受拉钢筋的弹性模量, 0.2=s E ；
te A ——有效受拉混凝土截面面积
c ——最外一排纵向受拉钢筋保护层厚度（以mm 计），当s c ＜20时，取s c =20，当s c ＞65时，取s c =50；
eq d ——纵向受拉钢筋等效直径（mm ），查表得20=eq d ；
te ρ——按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率，当te ρ＜0.01时，取te ρ=0.01.
把这些数据带入到上式中有：
0.2
0.0230.01200.08051.9102.046.70.29.1)
08.09.1(5max <=⨯+⨯⨯⨯⨯=+=）（te eq s s s
cr d c E ρσψαω 显然裂缝满足要求。